淺談組合體構型設計法在制圖教學中運用

摘 要：制圖課是工科專業一門重要的專業基礎課，主要任務是培養學生讀圖和繪圖的能力。本文結合多年制圖教學體會，分析了組合體構型設計在制圖學習中的重要性，以及如何在教學中培養學生的構型能力，從構型方的原則、方法、教學體會進行探討，為學生的職業技能培養奠定基礎。

關鍵詞：制圖學習；組合體；構型設計；教學方法；空間思維

中圖分類號：TH126 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

作者簡介：趙麗萍（1971年—），女，漢族，天津，廈門工商旅游學校，副校長，管理學碩士，機械設計制造及自動化專業，機械專業高級講師。

機械制圖是工科一門重要的專業基礎課，制圖是為了后續專業學習中看圖理解圖樣的含義打下基礎，在教學中，組合體的學習非常重要，學生由組合體到零件的學習要求構建起空間思維、想像、創新的能力，這也是教學的難點所在。如何幫助學生建構起這種能力，組合體構型設計法在教學中的運用可以有效地解決學習的困難。

一、組合體構型設計法的學習重要性

所謂組合體的構型設計，是指以基本體、基本形體為主，利用各種創造性思維方式構型設計組合體的形狀、大小表面連接形式等，并且表達成圖樣的過程。構型設計的過程是形象思維的過程，通過構型設計可以把學生的空間想像、形體構思和形體表達三者有機的聯系起來。既提高畫圖、讀圖能力，又能發展空間想象能力，還有利于發揮構思者的創造性。

二、組合體構型設計法的教學實踐

（一）構型設計法的教學內容

1.組合體構型設計的原則

（1）以基本體為主進行分析。主要培養利用基本幾何體構造組合體的能力及掌握組合體投影圖的畫法，以培養觀察、分析、綜合能力、創造力和想象力。

（2）構成組合體應便于成型。封閉的內腔不便于成型，一般不要采用。

（3）應多樣性（發散度）、變異性（變通度）、新穎性（新穎度）。

（4）體現穩定、平衡、動靜等造型藝術法則。對稱的結構能使形體具有平衡、穩定的效果，而對于非對稱的組合體，采用適當的形體分布，可獲得力學與視覺上的平衡感與穩定感。

（5）構成的形體應符合零件生產的實際。兩個形體組合時，點、線與線接觸、面與面的連接應符合生產實際。

（二）構型設計的基本方法

1.組合體構型設計的基本方法

（1）挖切。一個基本體經不同的挖切可構成不同的組合體。如下圖1：基本體為四棱柱，通過挖切產生六個形體，這六個形體的三投影圖分別進行如下表達。

（2）疊加。若干個基本體變換其相對位置可疊加出各種組合體。

（3）挖切疊加綜合，同時運用挖切和疊加構成組合體。

三、組合體構型設計法的思維拓展延伸

1. 根據給定的形體的正面投影圖構型設計形體。如圖2

2. 根據給定的條件構型設計。如圖3

如：構造一個組合體，要求包含三個基本幾何體，并含有正垂面、圓柱面和通槽，用三面投影圖表達出來。

3.根據給定的若干基本體構型設計 。

給定若干個基本立體，通過改變基本體間的組合方式、相對位置和相鄰表面間的連接關系來構造組合體。如圖4

4.仿形構型設計

根據給定的一個組合體，仿照該組合體的形狀和結構特點，設計類似的組合體。如下圖5，形體1變形到形體2，頂部前后切成圓柱面，底部切成方形槽。

5. 互補體構型設計方法。

如果把一個幾何體挖去一部分，則挖去的部分稱為虛體或負幾何體，而留下的部分稱為實體或正幾何體。給出虛體（或實體）的投影圖，要求作出實體（或虛體）的投影圖，并同時構畫出兩者的立體圖。如圖6

四、組合體構型設計的教學體會

（一）構型設計發展了學生的發散思維和收斂思維能力

發散思維屬于從多方面尋求多樣性答案的一種展開思維方式，而收斂思維是在眾多的思路、信息中尋求獲得一個正確答案的思維形式，發散思維和收斂思維是創造性思維的重要組成部分。

在組合體構型設計教學中，根據給定一個投影圖，構思組合體的形狀，并畫出其他投影圖；在限定的條件下，構造組合體；仿形設計組合體，讓學生通過發散思維，作出多個答案，引導學生的空間思維活動由單一化向多元化方向發展，在構型設計時舉一反三開拓思路，培養創造力和想象力。例如：根據正面投影圖，構思該組合體的形狀（3種以上），并且畫出側面和水平面投影。如圖7

在組合體構型設計教學中，分向穿孔構型設計、互補體構型設計，在培養發散思維的同時也培養了收斂思維，引導學生將眾多的思路和信息進行分析、綜合、抽象和概括，得到特定條件下正確的答案。

（二）構型設計有助于激發學習機械圖學的興趣。

研究這些圖形的多解關系，由此引發的思考、探索、討論過程，對于識圖能力和圖形表達能力的提高會產生一定的作用，而且能夠充分調動學生的積極性，變被動學習為主動學習，培養思維的靈活性及發散思維能力。

（三）構型設計在教學中應加強訓練

工程圖學在學時數不斷減少、教學內容不斷增加的情況下，組合體構型設計的教學時數也是有限的，所以在合理安排課堂教學的基礎，應該設計一定數量的作業加以訓練，可以在組合體看圖作業中不好理解的或有代表性的題目來設計構型設計作業，在訓練中提高構思形體和表達形體的能力，有助于發展創造性思維。

總之，我認為組合體構型的方法有助于培養學生的空間思維能力，要求教師在教學中抓住一切有利機會，因勢利導，發展和豐富他們觀察、想象、思維判斷能力，善待學生在學習過程中表現出來的“離奇”和“古怪”的思維，教師在注重創造性思維方式訓練的同時，又要注重專業知識的科學合理結構，通過思維方式的訓練有效地提高學生的制圖綜合能力，使原本抽象、復雜的制圖課得以簡化，易學，使學生具備一定的讀圖能力和繪圖的能力，為后續專業課的學習奠定基礎。

參考文獻

[1] 李如密 著《教學藝術論》 山東教育出版社 1996.

[2] 劉超 陳金明 著《機械制圖》 上海交通大學出版社，2011.

[3] 毛之穎 著《機械制圖》（非機類） 高等教育出版社，2009.